龟龄集对APP/PS1小鼠学习记忆功能障碍的防治作用研究

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阿尔茨海默病(Alzheimer disease,AD)是中枢神经系统退行性疾病,临床表现为渐进性记忆力下降、意识损伤和一些神经精神病症。目前,AD发生因素尚不确定,医学上还没有能够有效抑制AD病情恶化的药物,所以寻求合理的防治手段对阻止AD的发展有重大的意义。龟龄集为我国传统中医的经典名方,有强身补脑、固肾补气、增强食欲的功效。现代药理研究证实,龟龄集具有提高记忆、镇静、抗疲劳和抗缺氧的作用,具有提高蛋白质、核酸新陈代谢的作用,能强心,抗肝损伤,提高免疫力,具有肾上腺皮质激素样功能。这提示我们,龟龄集可能能够预防AD的发生。本课题研究了龟龄集对APP/PS1小鼠学习记忆功能障碍的防治作用。将40只4月龄APP/PS1双转基因AD模型小鼠随机分为AD模型组(AD-Model)、龟龄集低剂量组(GLJ-L,0.75 mg/d)、龟龄集中剂量组(GLJ-M,1.5 mg/d)和龟龄集高剂量组(GLJ-H,3 mg/d),每组10只。另取10只野生型C57 BL/6小鼠作为正常对照组(Control)。分别在小鼠4月龄、9月龄和12月龄时开展新物体识别实验,以观察不同组小鼠的学习记忆能力;同时使用Western Blot法检测各组小鼠海马区Aβ淀粉样蛋白的表达情况,以及使用免疫组化法标记各组小鼠大脑海马和CA1区的Aβ沉积;利用尼氏染色法观察神经细胞的尼氏小体;利用Tunel法染色,观察神经细胞的凋亡情况;通过16S rDNA基因高通量测序技术检测各组小鼠肠道菌群丰度、菌群多样性和菌群结构的变化,观察龟龄集对AD模型小鼠肠道菌群的影响;采用网络药理学方法探索龟龄集治疗阿尔茨海默病的潜在作用机制;最后验证网络药理学预测分析得出的PI3K/AKT通路,同时检测星形胶质细胞的表达情况,共同说明龟龄集改善APP/PS1小鼠学习记忆功能障碍的作用机制。具体结果如下:(1)龟龄集对APP/PS1小鼠行为学和海马的影响4月龄时各组小鼠的认知能力无明显差别,而AD小鼠在9月龄和12月龄时认知指数明显降低,表明认知能力下降,但各给药组小鼠的认知水平显著高于AD模型组,并呈现明显的剂量依赖性。结果表明龟龄集可以有效改善AD小鼠记忆损伤。在12月龄时处死各组小鼠,对Aβ水平进行分析。对其CA1和HPC的Aβ沉积情况进行免疫组化染色。结果表明,AD模型组在各脑区均有Aβ斑块和Aβ沉积的增加,给药组Aβ表达均有所下降。Western Blot结果表明,给药组Aβ表达水平较AD模型组降低,高剂量组的Aβ表达量与正常对照组相当。因此,龟龄集改善AD小鼠认知功能可能与减少Aβ的表达有关。尼氏染色表明,对照组小鼠海马CA1区细胞浆内的尼氏小体色泽较深,且排列整齐、层次分明,但AD模型组的小鼠海马CA1区细胞层数减少,出现尼氏小体染色变浅甚至消失,给予龟龄集后,各组龟龄集小鼠海马的胞浆染色较深,胞浆内可见较多的尼氏小体。通过TUNEL染色观察了龟龄集对APP/PS1小鼠的海马CA1区神经元凋亡的影响,发现AD模型组神经元凋亡显著,而各给药组神经元凋亡均有所改善。(2)龟龄集对AD小鼠肠道菌群的影响从肠道菌群的角度探究了龟龄集对AD模型小鼠的治疗作用机制,研究结果表明,给予龟龄集后,小鼠肠道菌群发生了变化,发现拟杆菌门(Bacteroidetes)丰度水平的提高和厚壁菌门(Firmicutes)丰度水平的降低,纲水平上Bacilli纲丰度的下降和Bacteroidia丰度的增加,目水平上Erysipelotrichales菌群、科水平上丹毒丝菌目和属水平上Limosilactobacillus丰度升高,进而推进了肠道菌群结构趋于平衡。说明龟龄集可以调节肠道微生物菌群的多样性及物种组成结构,改善AD小鼠的菌群失调的情况,从而维持了肠道内环境的稳态。(3)通过网络药理学研究龟龄集对阿尔茨海默病的作用机制龟龄集治疗AD可能是多成分、多靶点和多通路综合作用的结果,利用网络药理学得出,龟龄集治疗AD的有效成分为槲皮素、豆甾醇、天冬酰胺、5’-三磷酸腺苷、雌二醇、山奈酚、β-谷甾醇等。核心靶点信息为AKT、MAPK3、TP53、IK3CA、MAPK1、PIK3CA、PIK3R1、JUN 等,涉及到的信号通路有神经活性配体-受体相互作用、PI3K-AKT通路、MAPK通路、阿尔茨海默病通路、钙信号通路等信号通路。(4)龟龄集改善AD小鼠学习记忆功能的机制研究龟龄集改善AD小鼠空间学习记忆能力可能与活化PI3K/AKT信号通路和抑制星形胶质细胞过度活化相关,从而抑制了 β淀粉样蛋白的生成和沉积,减缓Aβ级联反应的进程,与此同时,通过抑制星形胶质细胞过度活化,也减少了神经炎症反应。
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